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Verfahren zur mechanischen Dispergierung von in dem betreffenden Dispersionsmittel unlöslichen Verbindungen.
Es ist bekannt, dass bei der Kolloidisierung von Stoffen durch Teilchenzerkleinerung, beispielsweise mit Hilfe der Kolloidmühle, Zusätze, die sogenannten Peptisatoren, eine grosse Rolle spielen. In vielen Fällen gelingt eine Kolloidisierung ohne Zusatz solcher Peptisatoren überhaupt nicht, in allen Fällen wird die Kolloidisierung durch Zusatz dieser Mittel jedenfalls erheblich erleichtert und beschleunigt. Die für jeden Stoff in Betracht kommenden Peptisatoren wurden rein empirisch festgestellt, indem durch wiederholte Versuche mit verschiedenen Zusätzen, die scheinbar am günstigsten wirkenden ausgewählt wurden.
Durch planmässige Untersuchung ist es nun gelungen, eine Gesetzmässigkeit aufzufinden, durch welche die Eignung eines Peptisators für die Beförderung der Kolloidisierung eines bestimmten Stoffes eindeutig zum Vorschein kommt. Die neue Erkenntnis führt zu einer technischen Regel, die es ermöglicht, für jeden Stoff den geeigneten Peptisator planmässig auszuwählen und mit seiner Hilfe die zur Kolloidisierung bestimmten Verbindungen in vollkommenerer und einfacherer Weise in den kolloiden Zustand überzuführen als dies bisher gelungen ist, und auch Stoffe, die bisher in den kolloiden Zustand überhaupt nicht übergeführt werden konnten, in hochkolloider Form zu gewinnen.
Die Erfindung hat von einem Versuch ihren Ausgang genommen, bei welchem die Kolloidisierung von Bleiarseniat unter Verwendung eines anderen Bleisalzes, nämlich von Bleiantimoniat. als Peptisator, überraschend vollkommen und leicht geglüekt ist. An diesen Versuch schloss sich ein zweiter, bei welchem Bleiarseniat in Gegenwart von Zinnarseniat, also einem Peptisator mit identischem Anion, in den kolloiden Zustand übergeführt wurde. Auch dieser Versuch zeigte ein auffallend günstiges Ergebnis.
Nun tauchte die weitere Frage auf, ob denn die durch diese Vorversuche wahrscheinlich gemachte Gesetzmässigkeit in der Übereinstimmung zwischen Anion oder Kation des Peptisators mit dem Anion oder Kation der zu dispergierenden Substanz erschöpft sei, und ferner, ob etwa auch irgendeine Ähnlichkeit oder Verwandtschaft zwischen den anderen Ionen der Verbindungen von Nutzen wäre. Bei den ausserordentlich zahlreichen Versuchen, die zur Aufklärung dieser Frage unternommen wurden, hat sich dann herausgestellt, dass auch in dieser Hinsicht sichere Beziehungen bestehen, welche in den durch die Kurve der Äquivalentvolumina wiedergegebenen Periodizitäten zum Ausdruck kommen.
In der Folge ist hernach diese letztere Gesetzmässigkeit in den Vordergrund getreten, indem sich gezeigt hat, dass sich aus ihr die die Wahl der geeigneten Peptisatoren in erster Reihe beherrschende Regel ableiten lässt.
Um diese Beziehungen zu erläutern, soll als Beispiel das Verhältnis der zu dispergierenden Verbindung : Bleiarseniat zu den Peptisatoren Bleiantimoniat und Zinnarseniat an Hand der in der Zeichnung dargestellten Kurve der Äquivalent volumina untersucht werden. Diese Kurve ist von C. Schmidt konstruiert worden. Sie findet sich in einer Veröffentlichung des Genannten Das periodische System der Elemente", Verlag von. Johann Ambrosius Barth, 1917, auf S. 77. Sucht man die für die Anionen charakteristischen Elemente As und Sb der nicht identischen Ionen der beiden Verbindungen Bleiarseniat und Bleiantimoniat auf dieser Kurve auf, so zeigt sich, dass die Äquivalentvolumina nur um ein Geringes verschieden sind, indem das Äquivalentvolumen des Antimons ein wenig grösser ist als das des Arsens.
Die beiden Elemente finden sich ferner auf verschiedenen Ästen der Kurven, welche aber gleichgerichtet sind, indem sie beide absteigende Äste der Kurve darstellen. Ebenso verhält es sich mit den nicht identischen Ionen der beiden Verbindungen Bleiarseniat und Zinnarseniat.
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Die Äquivalentvolumina der beiden Elemente Blei und Zinn sind nahezu gleich, beide Elemente befinden sich auf verschiedenen, aber gleichgerichteten, u. zw. absteigenden Ästen der Kurve der Äquivalentvolumina.
Bei weiterer experimenteller Erforschung dieser Frage konnte dann festgestellt werden, dass dieser Gesetzmässigkeit im Verhältnis zwischen den Ionen der zu dispergierenden Verbindung und des Peptisators eine ganz allgemeine Gültigkeit zukommt, wobei sie gegenüber den vorstehend behandelten Beispielen noch in dem Sinne zu erweitern ist, dass auch solche Peptisatoren, die ein dem Anion oder Kation der zu dispergierenden Substanz im Äquivalentvolumen verhältnismässig nahestehende Anion oder Kation enthalten, sich als geeignet darbieten, welche auf ein und demselben Ast der Kurve der Äquivalentvolumina ihren Platz haben.
Die Beziehungen zwischen zwei Elementen, welche ein ähnliches Äquivalentvolumen besitzen und auf demselben Ast der Kurve der Äquivalentvolumina oder auf verschiedenen, aber gleichgerichteten Ästen dieser Kurve (in beiden Fällen aufsteigenden oder in beiden Fällen abstei- genden Ästen) ihren Platz haben, wird im folgenden als Verwandtschaft im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrÜckten Periodizitäten bezeichnet. Elemente, welche in ihrer gegenseitigen Beziehung einer dieser beiden Bedingungen entsprechen, werden im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrÜckten Periodizitäten einander"nahestehend"genannt. Die gleiche Bezeichnung wird für diese Beziehungen zwischen den Ionen angewendet. Handelt es sich um komplexe Ionen, wie z.
B. AsO oder SbO, so ist dasjenige Element als für diese Beziehungen massgebend anzusehen, welches dem Ion das charakteristische Gepräge gibt, also z. B. bei den Resten der Sauerstoffsäure das mit Sauerstoff verbundene Element, z. B. in As04 das Element As, im SbO das Element Sb.
Aus dem bisher Dargelegten hat sich die technische Regel ergeben, zur mechanischen Disper-
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zu wählen, deren Anion oder Kation entweder dem Anion oder Kation der zu dispergierenden Verbindung im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrückten Periodizitäten verwandt ist. Durch planmässige experimentelle Nachforschung wurde dann weiter gefunden, dass diese Regel noch einer näheren Bestimmung bedarf, um in allen Fällen zuverlässig die Auswahl der günstigsten Peptisatoren zu ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass auch die Beschaffenheit des anderen Ions im Peptisator, des Gegenions, nicht ohne Bedeutung ist, dass vielmehr auch dieses Gegenion zu dem Anion oder Kation der zu dispergierenden Substanz in einer gewissen Beziehung stehen soll.
Diese Beziehung kann darin bestehen. dass das Gegenion im Peptisator mit dem Anion oder Kation der zu dispergierenden Verbindung identisch ist, was bei den oben angeführten Beispielen zutrifft. Diese Beziehung kann aber auch darin liegen, dass das Gegenion im Peptisator dem Anion oder Kation der zu dispergierenden Verbindung im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrückten Periodizitäten, nahesteht oder schliesslich, dass es nach seiner Stellung im periodischen System der Elemente mit ihm verwandt ist.
Es sind folgende Spezialfälle dieser allgemeinen Gesetzmässigkeit denkbar : . Das Anion des Peptisators steht dem Kation der zu dispergierenden Verbindung im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrückten Periodizitäten nahe.
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Die Beziehungen zwischen Elementen, welche durch die Periodizitäten der Kurve der Äquivalent- volumina zum Ausdruck gebracht werden, kommen im allgemeinen auch in der Kurve der Atomvolumina (K. A. Hoffmann, Lehrbuch der organischen Chemie", Verlag Vieweg und Sohn in Braunschweig, zweite
Auflage, S. 387) zum Vorschein. Zur Orientierung kann daher auch diese Kurve herangezogen werden.
In den wenigen Punkten, in denen sich ein Unterschied in den Periodizitäten ergibt, wie z. B. in der Stellung von Blei und Molybdän, die nach der Atomvoluminakurve auf verschieden gerichteten Ästen (As auf einem aufsteigenden, Molybdän auf einem absteigenden Ast) liegen, nach der Kurve der Äquivalent- volumina aber beide auf einem absteigenden Ast, ist die letztere Kurve massgebend. Tatsächlich gelingt es z. B. Bleiarseniat unter Verwendung von Molybdänarseniat als Peptisator in den kolloiden Zustand überzuführen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden z. B. zur Kolloidisierung von Bleiarseniat verwendet : Bleistannat, Bleiantimoniat, Zinnarseniat oder Antimonarseniat. Um Quecksilberarseniat in den kolloiden Zustand überzuführen, verwendet man als Peptisator beispielsweise Kadmiumstannat oder Antimonarseniat. Ferner kommen als Peptisatoren für Zirkonarseniat Titanarseniat oder Antimonarseniat in Frage. Zur Kolloidisierung von Bleiglätte verwendet man im Sinne der Erfindung Bleistannat oder Bleiantimoniat.
Kalkarseniat lässt sich beispielsweise mit Titanarseniat kolloidisieren.
Es ist zweckmässig, als Peptisator eine Verbindung zu verwenden, welche den gleichen elektrischen Ladungssinn aufweist wie die zu dispergierende Verbindung. Besonders günstige Resultate werden erzielt, wenn man mehrere der erfindungsgemäss gewählten Peptisatoren gleichzeitig anwendet. Es hat sich ferner gezeigt, dass die Wirksamkeit der Peptisatoren noch erheblich gesteigert wird, wenn sie im kolloiden Zustand zur Dispergierung verwendet werden.
Die Kolloidisierung wird durch Anwendung dieser Peptisatoren in einer Weise befördert, die es erlaubt, die Benutzung der Kolloidmühle auf ein Minimum zu beschränken. In vielen Fällen genügt eine kräftige Durchmischung in einem gewöhnlichen Rührwerk, um die Stoffe in Gegenwart der erfindungsgemäss geeigneten Peptisatoren in den kolloiden Zustand überzuführen. Selbstverständlich hängt die aufzuwendende Energie und die Geschwindigkeit der Kolloidisierung von der Natur der zu dispergierenden Verbindungen ab. Verbindungen, welche Elemente mit hohemÄquivalentvolumen enthalten, sind schwerer in den kolloiden Zustand überzuführen als solche, welche Elemente mit niedrigerem Äquivalentvolumen enthalten.
Man wird deshalb unter Verbindungen, welche für einen bestimmten Zweck die gleiche Eignung besitzen, für die Überführung in den kolloiden Zustand jene auswählen, welche die Elemente mit kleinstem Äquivalentvolumen enthalten.
Ausführungsbeispiele :
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Anteilen innig verrieben. Es bildet sich zunächst eine fast gummiartige fadenziehende Masse. Nun gibt man langsam soviel Wasser zu, dass eine innige mechanische Vermengung von Flüssigkeit und fester Substanz möglich wird. Diese Verreibung kann in irgendeiner geeigneten Mahlvorrichtung durchgeführt werden. Selbstverständlich kann die Dispergierung auch in Gegenwart von Schutzkolloiden vorgenommen werden, doch sind diese nicht unbedingt erforderlich. Das auf diese Weise erhaltene Produkt ist eine trübe kolloide Lösung von Bleiarseniat.
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ist, um eine innige mechanische und kräftige Verreibung erzielen zu können, gemahlen. Das entstehende Produkt gleicht dem sub 1. beschriebenen.
3. 1000 g festes Bleiarseniat werden mit 100 g einer 6% igen wässrigen Lösung von Arsenmolybdänsäure verrieben, hierauf mit so viel Wasser vermahlen, als zur innigen Durcharbeitung notwendig ist.
Auch hier tritt eine vorzügliche Peptisation ein.
4.1000 g Bleiarseniat werden mit 200 g einerZinnarseniatlösung, mit 7'2% Trockengehalt, angeteigt, hierauf unter ratenweisem Wasserzusatz weiter verarbeitet, bis eine in Maschinen oder Apparaturen gut verreibbare Masse entsteht, dann so lange gemahlen, bis der Maximaleffekt der Peptisation erreicht ist.
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soviel Wasser, als zur innigen Verarbeitung notwendig ist, verrieben, bis die gewünschte Peptisation erreicht ist.
6.1000 g von Bleiglätte werden mit 400 g einer 10% igen semikolloiden Aufschwemmung von Blei- stannatgel"verrieben"und hierauf unter ratenweisem Wasserzusatz in einer geeigneten Apparatur so lange innigst vermahlen, bis eine haltbare kolloide Suspension entstanden ist.
7.1000 g Quecksilberarseniat werden mit 200 g einer 10%igen Antimonarseniatlösung angerührt und dann weiter mit der erforderlichen Menge Wasser gemahlen. Nach kurzer Zeit entsteht eine sich nicht mehr absetzende kolloide Suspension.
8.1000 g Kalziumarseniat, welches bekanntlich besonders schwer zu kolloidisieren ist, wird mit 200 g einer 10% igen Titantartaroarseniatlösung zu einer kolloiden Suspension, durch ratenweises Anteigen mit dem Peptisator, Zufügen von Wasser im erforderlichen Masse und innigem Vermahlen umgeformt.
9. Zirkonarseniat wird genau wie Kalziumarseniat nach Beispiel 8 behandelt ; die Peptisation des Zirkonarseniats gelingt wesentlich leichter als die des Kalziumarseniats.
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10.100 g frischgefälltes, gewaschenes Silberbromid mit 16% Trockengehalt werden mit 2 cm3 einer 10% igen Zinnbromürlosung peptisiert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur mechanischen Dispergierung von in dem betreffenden Dispersionsmittel unlöslichen Verbindungen in Gegenwart von Peptisatoren, dadurch gekennzeichnet, dass als Peptisator eine Verbindung gewählt wird, deren Anion oder Kation entweder dem Anion oder dem Kation der zu disper- gierenden Verbindung im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrückten Periodizitäten nahesteht, wobei als Gegenion im Peptisator ein mit dem Anion oder mit dem Kation der zu dispergierenden Verbindung identisches oder im Sinne der durch die Kurve der Äquivalentvolumina ausgedrückten Periodizitäten nahestehendes oder gemäss dem periodischen System verwandtes Ion verwendet wird.